Relatório técnico, 10 abr 2024 — Em um experimento, um cubo de gelo de 10 g foi colocado em um béquer isolado…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar as mudanças de estado físico da matéria e explicar essas transformações com base no modelo de constituição submicroscópica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Relatório técnico, 10 abr 2024 — Em um experimento, um cubo de gelo de 10 g foi colocado em um béquer isolado e aquecido com chama controlada. A cada 30 s, registrou-se a temperatura: o gelo passou de –5 °C a 0 °C em 2 min; depois de 0 °C, a temperatura permaneceu constante por 4 min até todo o gelo derreter. Em seguida, a temperatura da água líquida subiu de 0 °C a 20 °C em 4 min. Analise o texto-base e, com base no modelo de constituição submicroscópica da matéria, identifique por que a temperatura permaneceu constante durante o derretimento do gelo.
- A) O calor absorvido gerou um aumento na densidade das moléculas no estado sólido.
- B) O calor absorvido foi transformado em energia potencial das moléculas de água.
- C) O calor absorvido serviu para aumentar a velocidade de translação das moléculas de água.
- D) O calor absorvido elevou a pressão interna no gelo, impedindo a variação de temperatura.
- E) O calor absorvido serviu para aumentar a velocidade de rotação das moléculas de água.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Durante a mudança de fase (fusão), a temperatura do sistema não varia, embora o gelo continue recebendo calor. Isso ocorre porque a energia térmica absorvida não aumenta a energia cinética média das moléculas, que é o que medimos como temperatura. Passo 2: No modelo submicroscópico, no gelo as moléculas de água estão unidas por ligações de hidrogênio que formam uma estrutura rígida e organizada. Ao absorver calor, a energia é usada para romper parte dessas interações intermoleculares, afastando as moléculas umas das outras. Passo 3: Como esse trabalho de separação armazena energia na configuração do sistema, o calor absorvido se converte em energia potencial das moléculas, e não em energia cinética. Por isso a temperatura permanece constante até que todo o gelo derreta. Passo 4: A alternativa A está errada, pois o aquecimento não aumenta a densidade do sólido; ao contrário, a água líquida é, em geral, menos densa que o gelo nessa faixa de temperatura, e a densidade não explica a temperatura constante. Passo 5: A alternativa C está errada, pois a velocidade de translação está associada à energia cinética e, portanto, à temperatura, que não varia durante a fusão. Passo 6: A alternativa D está errada, pois a pressão interna não é o fator que explica a estabilidade térmica na mudança de fase, que decorre das interações entre moléculas. Passo 7: A alternativa E está errada, pois a rotação molecular também é uma forma de energia cinética, que não aumenta enquanto a temperatura permanece constante. Passo 8: Conclusão: a alternativa B é a correta e coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Relacione o calor recebido durante a mudança de estado com a energia das moléculas.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o calor torna o material mais denso ou mais compacto, confundindo a fusão com um processo de compactação das moléculas no sólido.
Durante a fusão, o calor absorvido aumenta a energia potencial das moléculas, permitindo que elas se afastem de suas posições no sólido. Como a energia cinética média não aumenta nesse intervalo, a temperatura permanece constante.
O aluno associa qualquer absorção de calor a aumento da velocidade de translação e, portanto, da temperatura, sem perceber que nessa fase o calor não eleva a energia cinética.
Por que engana: Confundir o calor absorvido durante a fusão com aumento da energia cinética, que elevaria a temperatura, em vez de associá-lo ao aumento da energia potencial das moléculas.
O aluno atribui a estabilidade da temperatura a uma pressão interna gerada pelo calor, uma explicação intuitiva que não se baseia nas interações entre as moléculas.
O aluno pensa que o calor se converte em movimento de rotação das moléculas, confundindo o aumento de energia cinética com a quebra de ligações intermoleculares.
Raio-X da questão
Energia na mudança de estado
avaliacao
Estados físicos da matéria · Temperatura e energia térmica
Revise a diferença entre energia cinética e potencial das partículas durante mudanças de estado físico.
Confundir o calor absorvido durante a fusão com aumento da energia cinética, que elevaria a temperatura, em vez de associá-lo ao aumento da energia potencial das moléculas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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